《機械基礎》課程教學方案教師：第1號學習內容第1單元機械的認知課時知識目標1.理解本課程的研究對象和內容、機械設計的基本要求和一般過程。2.掌握機器、機構及機械等概念，以及機器和機構的用途及區別。能力目標1.能明確課程研究的對象和內容、機械設計的基本要求和一般過程。2.具有識別機器和機構，判斷其用途及區別的能力。素質目標1.養成機械傳動應用的科學思維方式。。2.學習中外機械發展史，樹立文化自信與科技報國的愛國情懷。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程。教學環境智慧智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、引導文法、講練結合法教學過程教學活動設計時間安排課程導入1.案例導入以智能機器人、汽車發動機、自動組裝機等案例引出機械的含義：圖1-1智能機器人圖1-2數控加工中心圖1-3自動組裝機2.設置問題：（1）如何機械是如何工作的？它的特征是什么？（2）課程的能力目標是什么？（3）通過什么訓練可獲得相關的能力？知識準備本教學過程主要由教師講授學生作適當的互動；采取的教學方法：案例分析法、講授法1.本課程的研究對象—機械介紹機械的發展史1）18世紀初以蒸汽機的出現為代表產生了第一次產業革命，人們開始設計制造各種各樣的機械，例如紡織機、火車、汽輪船。2）19世紀到20世紀初的第二次產業革命，隨著內燃機的出現，促進了汽車、飛機等運輸工具的出現和發展。3）20世紀中后期，以機電一體化技術為代表，在機器人、航空航天，海洋艦船等領域開發出了眾多高新機械產品。4）21世紀隨著智能機械、微型機構、仿生機械的蓬勃發展，將促進材料、信息、計算機技術、自動化等領域的交叉與融合，進一步豐富和發展機械相關學科知識。教學過程教學活動設計時間安排知識準備2.以飛機發動機和洗衣機為例引出機械相關的概念（1）機器、機構、機械；零件、構件、通用零件、專用零件。（2）機器的基本組成部分：（1）動力部分（2）執行部分（3）傳動部分（4）操縱部分和控制部分圖1-3飛機發動機圖1-5洗衣機內部結構圖圖1-6專用零件圖1-7通用零件3.課程的性質：本課程是職業技術院校工科相關專業的一門重要的專業基礎課4.本課程的研究內容：4個模塊，16個單元5.課程的任務：（1）掌握分析解決機械工程實際中簡單力學問題的方法。（2）掌握桿件在承載的情況下，幾種基本變形和組合變形的強度與剛度計算，并能對機械工程中構件承載進行分析和計算。（3）掌握一般機械傳動裝置、機械零件的設計方法及設計步驟，能選用和設計常用機構和通用零件，能使用和維護一般機械。（4）完成設計計算、繪圖等基本技能的訓練，能熟練運用設計資料（手冊、標準、圖冊和規范等）。項目訓練指出下列設備中那些是機構：銑床、發電機、機械式手表、洗衣機和汽車。歸納總結1.本次課要求掌握機器與機構、構件與零件、通用零件與專用零件的區別；2.明確本課程的能力目標作業習1-7教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第2號學習內容第2單元機械工程材料課時知識目標1.熟悉常用鋼鐵材料、非鐵金屬、粉末冶金等材料的牌號、種類、性能、用途及選用。2.了解常用金屬材料的熱處理工藝、特點及應用。3.熟悉高分子材料、陶瓷材料、復合材料的種類、性能、用途。能力目標1.能識別機械行業常用金屬及非金屬材料，并能識讀常用材料的牌號。2.能依據機械零件的工作要求選用合適的材料。素質目標1.強化工程材料國家標準執行的嚴謹性與規范性。2.培養工程思維與工程安全意識。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程。教學環境智慧智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、引導文法、講練結合法教學過程教學活動設計時間安排課程導入1.案例導入以車軸斷裂、某汽車主要零部件應用的材料、飛機起落架斷裂等案例引出工程材料應用圖1-1車軸斷裂圖1-2飛機起落架斷裂圖1-3水立方2.設置問題：（1）機械工程材料有什么性能、類型、選擇要求及應用在什么場合？（2）課程的能力目標是什么？（3）通過什么訓練可獲得相關的能力？知識準備1本教學過程主要由教師講授學生作適當的互動；采取的教學方法：案例分析法、講授法2.1金屬材料性能1.金屬材料力學性能1）強度：是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。材料的強度等力學性能須通過試驗的方法進行測定。拉伸試驗機在試驗過程中可以繪制出施加的載荷與試樣變形的曲線，一般稱為拉伸力-伸長曲線教學過程教學活動設計時間安排知識準備12）塑性：是指金屬材料在給定外力的作用下，產生永久變形而不被破壞的能力。3）硬度：是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力,是衡量材料軟硬程度的指標。4）韌性：表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。2.金屬材料工藝性能1）焊接性能：一般是指兩塊相同的金屬材料或兩塊不同的金屬材料，在局部加熱到熔融狀態下，能夠牢固地焊合在一起的性能。2）切削性能：切削加工性能是指金屬材料在用切削刀具進行加工時，所表現出來的難易程度。3）壓力加工性能：就是指金屬材料在壓力加工過程中成型的難易程度。4）鑄造性能：就是指反映金屬材料熔化澆鑄成為鑄件的難易程度，項目訓練1自行車是常用的交通工具，如圖2-22～圖2-24所示。老式自行車都是用管材焊接而成；現在使用最多的輕便自行車，為了強度和美觀，還需要對管材彎曲成型加工；山地自行車則是為高速行駛設計的。試分析這樣三款自行車在選材方面各有哪些性能要求。知識準備22.2鋼鐵材料及應用1.工業用鋼1）普通碳素鋼（1）碳素鋼是近代工業中使用最早、用量最大的基本材料。目前碳素鋼的產量在各國鋼總產量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造工業。（2）碳素結構鋼的牌號：按照國家標準GB/T221-2008，碳素結構鋼牌號分為四個部分2）優質碳素結構鋼（1）優質碳素鋼分類與性能：優質碳素結構鋼和普通碳素結構鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。（2）優質碳素鋼的牌號：按照國家標準GB/T221-2008，優質碳素結構鋼牌號分為五個部分，見表2-5。3）合金結構鋼（1）合金結構鋼的性能：在普通碳素結構鋼基礎上添加適量的一種或多種合金元素而構成的鐵碳合金稱為低合金高強度結構鋼。（2）合金結構鋼牌號：按照國家標準GB/T221-2008，合金結構鋼牌號分為四個部分，如表2-6。4）合金工具鋼（1）合金工具鋼的分類與性能：合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎上加入鉻、鉬、鎢、釩等合金元素，以提高淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性的一類鋼種。（2）合金工具鋼牌號：按照國家標準GB/T221—2008，合金工具鋼牌號分為兩個部分，見表2-8。1.鑄鐵1）鑄鐵分類與性能：鐵是碳的質量分數在2%以上的鐵碳合金。2）鑄鐵牌號：按照國家標準GB/T5612—2008，鑄鐵牌號的組成有以下三種類型，見表2-10。項目訓練2請查閱國家游泳中心“水立方”和廣州新電視塔主體鋼架結構采用何種材料，并撰寫一篇調研建筑鋼架材料使用分析報告。教學過程教學活動設計時間安排知識準備32.3非鐵金屬和粉末冶金材料1.鋁和鋁合金鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用。2.銅和銅合金銅合金以純銅為基體加入一種或幾種其他元素所構成的合金。主要用于制作發電機﹑母線﹑電纜﹑開關裝置﹑變壓器等電工器材和熱交換器﹑管道﹑太陽能加熱裝置的平板集熱器等導熱器材。3.軸承合金軸承合金又稱軸瓦合金，用于制造滑動軸承的材料。用于各類軸承材料。4.粉末冶金材料：用粉末冶金工藝制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。粉末冶金材料具粉末冶金材料有傳統熔鑄工藝所無法獲得獨特的化學組成和物理、力學性能，項目訓練3某汽車要進行輕量化設計，其中改變材料是一個重要的途徑。將一些原先由鋼鐵材料制造的零件改用非鐵金屬材料會顯著減小汽車的重量。試分析，汽車中哪些零件可用非鐵金屬材料制造。知識準備42.4金屬材料的熱處理及應用熱處理是對固態金屬或合金采用適當方式加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結構與性能的加工方法。1.金屬材料整體熱處理整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當的速度冷卻，獲得需要的金相組織，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有正火、退火、淬火和回火等基本工藝2.金屬材料表面熱處理1）表面淬火：表面淬火是將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而心部仍保持未淬火狀態的一種局部淬火的方法。表面淬火的目的在于獲得高硬度、高耐磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好韌性，常用于齒輪、花鍵、機床導軌等。2）滲碳淬火：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程，也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。滲碳工藝廣泛用于飛機﹑汽車和拖拉機等的機械零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸等。項目訓練4向墻面釘釘子，發現釘子的硬度不夠，每次都被打彎也無法釘入墻體。試分析采用何種熱處理的方法可以解決這個問題。

教學過程教學活動設計時間安排知識準備52.5常用非金屬材料非金屬材料是由非金屬元素或化合物構成的材料。1.高分子材料是以高分子化合物為基礎的材料?，F代，高分子材料已與金屬材料、無機非金屬材料相同，成為科學技術、經濟建設中的重要材料。2.陶瓷材料是用天然或合成化合物經過成型和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料。它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優點，可用于制作結構材料、刀具材料。3.復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，將其組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。項目訓練5某汽車要進行輕量化設計，其中改變材料是一個重要的途徑。將一些原先由鋼鐵材料制造的零件改用有色金屬會顯著減小汽車的重量。試分析，汽車中哪些零件可用有色金屬制造。綜合訓練項目2-3中國空軍運-20的出現，使國產飛機的起飛重量從60t級一步跨越至200t級。運-20機身主要由復合材料制成，包括碳纖維、玻璃纖維和金屬復合材料。這些材料賦予機身高強度和耐久性。此外，機身中也使用了一定比例的鈦合金和鋁合金，這些材料在機翼的襟翼中也有應用。運-20投入使用標志著中國空軍的遠程機動能力和戰略投送能力獲得大幅提升。請查閱國產戰斗機機身和航天器采用何種碳纖維復合材料，并撰寫一篇關于碳纖維復合材料使用情況的分析報告。歸納總結1.了解、識別常用普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、合金鋼材料的特性、使用工況以及牌號。2.了解、識別常用鋁合金、銅合金等合金材料的特性、使用工況以及牌號。3.了解常用高分子材料、陶瓷材料以及復合材料的特性和使用案例。作業習2-1、2-2、2-3教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第3號學習內容第3單元工程構件受力的分析課時知識目標1.理解靜力學的基本概念—剛體、力、平衡和約束；掌握靜力學公理及其應用范圍。2.掌握工程中常見的約束和約束反力的畫法，能熟練而正確地畫出物體的受力圖。3.理解平面力系的合成和平衡條件，能利用平衡條件求解平面匯交力系的平衡問題。能力目標1.能根據工程構件的工作情況構建力學模型。2.能區別常見約束力類型，并能對工程構件進行受力分析。3.能對簡單平面力系進行定量分析。素質目標1.培養工程思維與工程倫理意識。2.養成嚴謹規范、精益求精的工匠精神。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環境智慧智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法教學過程教學活動設計時間安排課程導入1.案例導入以工件的夾緊機構為案例導入，引出本單元內容學習重點及應獲得能力目標圖1-1液壓夾具2.設置問題：（1）工程中常見的約束有哪些？它的特點是什么？（2）如何正確繪制構件的受力圖？知識準備1本教學過程主要由教師講授學生作適當的互動獲得課程能力目標；本單元采取的教學方法有：案例分析法、講授法、講練結合法、手段：多媒體演示和思維導圖。3.1靜力學基本概念及其公理1.靜力學基本概念1）靜力學基本任務：就是研究物體在力系的作用下處于平衡與利用平衡條件解決未知力大小的問題。2）靜力學基本概念平衡、剛體、物系、力系、力及力的三要素、分布力、集中力、等效力系、平衡力系2.靜力學公理（1）公理1二力平衡公理1）分析：如果變形體承受兩個壓力，物體是否平衡？2）結論：公理1只適用剛體3)二力桿：在兩個力的作用下保持平衡的構件稱為二力構件。要點：二力桿可以是直桿，也可以是曲桿。二力桿的受力特點是：兩個力的方向必在二力作用點的連線上。

教學過程教學活動設計時間安排（2）公理2加減平衡力系公理——該公理成為力系簡化的基本方法之一1）推論1力的可傳性原理——只用于剛體（3）公理3力的平行四邊形法則，力的三角形法則；推論2三力平衡匯交定理：三個力矢量按首尾連接的順序構成一封閉三角形，或力的三角形自行封閉。（4）公理4作用與反作用定律注意：二力平衡公理與作用與反作用定律的區別？項目訓練1二力平衡公理與作用與反作用定律的區別？知識準備23.2約束與約束力1.約束與約束力的概念2.工程中常見約束的類型（1）柔性約束1）觀察案例2）柔性約束的特點：只能承受拉力，不能承受壓力，這類約束只能限制物體沿柔索伸長方向的運動；3）約束力的方向：總是沿柔索伸長方向背離被約束物體，常用符號FT為表示。4）課堂訓練（2）光滑面約束1）觀察案例2）約束的特點：只限制物體在接觸點沿接觸面的公法線方向指向約束物體的運動，而不限制物體沿接觸面切線方向的運動。3）約束力的方向：通過接觸點沿接觸面公法線方向并指向被約束物體。通常用FN表示。項目訓練2如圖3-1所示的工件的夾緊機構，請判斷哪個構件接觸點處屬于光滑面約束？如工件處于夾緊狀態，你能否畫出該構件的受力圖？知識準備3（3）光滑鉸鏈約束1）觀察門窗所用的活頁、鍘刀與刀架的聯接特點。2）特點：采用光滑圓柱定位銷將兩個構件相聯接而形成的約束。3）約束反力：常用兩個通過鉸鏈中心大小未知方向正交的力Fx、Fy來表示。4）工程中常見光滑鉸鏈約束的主要有以下三種類型：A、固定鉸鏈支座；B、中間鉸C、活動鉸項目訓練3項目3-1重力為P的圓球放在木板AC與墻壁AB之間，如圖3-10所示。設板AC重力不計，試作出木板與球的受力圖。項目3-2如圖3-11所示，畫出梁AC的受力圖。如圖3-10如圖3-11知識準備4（4）固定端約束1）教學設計思路：觀察與分析案例—確定約束特點——獲得約束符號表示和約束力的表示→→知識準備53.3受力分析與受力圖1.幾個關于受力分析的基本概念（1）受力分析：是指在靜力學中，分析所要研究的構件（稱為研究對象）上受哪些作用力，并確定每個力的作用位置和方向的過程。（2）分離體：解除約束后的物體稱為分離體（3）構件的受力圖：在分離體上畫出它所受的全部主動力和約束反力，這種表示構件受力情況的簡明圖形稱為構件的受力圖。2.繪制受力圖的一般步驟為：（1）確定研究對象，解除約束，畫出研究對象的分離體簡圖；（2）根據已知條件，在分離體簡圖上畫出的全部主動力；（3）在分離體的每一約束處，根據約束的類型畫出約束反力。項目訓練5實施策略：以學生為主，進行構件約束類型的判斷、受力圖繪制分析習2-1中各受力圖是否正確？如有錯誤請改正？教學過程教學活動設計時間安排案例導入3.4平面力系如3-1圖所示液壓夾緊機構中，B、C、D、E為光滑鉸鏈。根據上單元所學知識，并畫出各構件的受力圖。問題設置：如果已知力F及機構平衡時角度，你能否求此時工件H所受的壓緊力？提出解決物體由已知求解未知力的方法。知識準備6教學設計：通過采用大量的工程案例載體引出本單元的能力目標，具備運用平面力系基礎知識，解決工程中常見機構簡單力學問題的能力。本單元采取的教學方法有：案例分析法、講授法、講練結合法、手段：多媒體演示和思維導圖。由學生根據案例分析引出平面匯交力系概念——在平面力系中各力作用線均匯交于一點的力系。項目訓練6請利用所學知識，分析圖3-1所示液壓夾緊機構中各構件的受力圖，判斷哪個構件承受匯交力系作用？知識準備73.4.1平面匯交力系1.平面匯交力系合成的幾何法與平衡幾何條件1）平面匯交力系合成的幾何法：力的多邊形法則2.平面匯交力系平衡的幾何條件：=０，力的多邊形自行封閉。平面匯交力系2.平面匯交力系合成的解析法與平衡的解析條件1）力在坐標軸上的投影投影的正負號規定為：投影指向與坐標軸正向相同為正，相反為負。2.平面匯交力系平衡的解析條件

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練7與同學一起分析項目37項目3-7如圖3-21a所示一圓柱體放置于夾角為α的V型槽內，并用壓板D夾緊。已知壓板作用于圓柱體上的壓力為F。試求槽面對圓柱體的約束反力。。案例導入3.4.2力矩與平面力偶系設置問題：在機械設備裝配及修理工作中，經常會用到各種各樣的螺釘，當采用一字旋具（如圖3-13a）擰螺釘時，常易把螺釘頭弄壞。而采用十字旋具擰螺釘時，卻不易將螺釘頭弄壞？請問為什么？a）一字旋具擰螺釘b）絲錐攻絲知識準備81.力對點之矩1）力對點之距：在力學中以物理量F﹒h及其轉向來度量力使物體繞O轉動的效應，這個量稱為力F對O點之矩，簡稱力矩。Mo（F）＝±Fh正負號則表示力矩的轉動方向，一般規定：逆時針轉向為正，順時針為負。2）合力矩定理：平面匯交力系的合力對平面上任一點之矩，等于力系中各分力對同點力矩的代數和。2.力偶的概念力偶的定義：一對等值、反向、不共線的平行力組成的力系，稱為力偶。力偶實例力偶矩的計算及負號表示3.力偶的三要素1）力偶矩的大??；2）力偶的轉向；3）力偶作用面的方位4.平面力偶系的合成與平衡1）平面力偶系的合成：M＝M1+M2+…+Mn＝∑M2）平面力偶系的平衡條件：∑Mi＝0項目訓練8項目3-10四連桿機構在圖3-31所示位置平衡，已知OA=60cm，O1B=40cm，作用在搖桿OA上的力偶矩M1=1N·m，不計桿自重，求力偶矩M2的大小。教學過程教學活動設計時間安排案例導入分析圖3-33a所示的曲軸沖床簡圖，已知AB、AO的尺寸、沖壓力為F，請利用前面所學知識分析各構件的受力情況，并判斷各構件承受的力系類型。如何利用前面所學知識求解：設置問題：1）能否正確繪制出各構件的受力圖；2）能否求解作用在輪I上的力偶矩M的大小；3）能否求解軸承O處的約束力；4）能否求解連桿AB受的力；5）沖頭給導軌的側壓力。曲軸沖床簡圖知識準備93.4.3平面任意力系由學生根據案例分析曲軸沖床簡圖引出平面任意力系概念——各力的作用線在同一平面內任意分布的力系。由圖3-30所示可知沖頭承受的平面匯交力系作用，AB桿為二力桿，曲軸I承受的是平面任意力系。如何解決曲軸I所要解決的問題，利用已學的知識是無法完成的。1.平面任意力系的簡化1)平面任意力系的簡化，主矢與主矩設剛體上作用有一平面任意力系F1、F2、…、Fn，如圖3-31a所示，在平面內任意取一點O，稱為簡化中心。簡化的方法是：根據力的平移定理，得到平面匯交力系和一附加力偶系。平面力系的簡化過程與簡化結果2)平面任意力系簡化結果的討論（1）F′＝0，Mo≠0→簡化為一個力偶；（2）F′≠0，Mo＝0→力系的簡化結果是一個力；（3）F′≠0，Mo≠0→合成一個合力；（4）F′＝0，Mo＝0物體在此力系作用下處于平衡狀態。2.平面任意力系的平衡方程及應用1)平面任意力系的平衡方程（1）基本形式（2二矩式（3）三矩式教學過程教學活動設計時間安排項目訓練9項目3-1無重水平梁的支承和載荷如圖3-35a所示。已知F=qa、力偶矩M=qa2的力偶。求支座A和B處的約束力a）b）圖3-35無重水平梁綜合案例分析圖3-36a所示為曲軸沖床簡圖，曲輪I、連桿AB和沖頭B組成。OA=R，AB=l。忽略摩擦和自重，當OA在水平位置、沖壓力為F時系統處于平衡狀態。求:：1)作用在輪I上的力偶矩M的大??；2）軸承O處的約束力；3）連桿AB受的力；4）沖頭給導軌的側壓力。曲軸沖床簡圖解決問題的關鍵：（1）正確繪制出各構件的受力圖，關鍵先找出二力桿，然后再順序繪制出各構件的受力圖；（2）正確判斷各構件承受何種力系作用；（3）確定求解問題的順序，求解順序為：沖頭→二力桿AB→曲輪I（4）正確列解平衡方程。歸納總結1.理解并識別常見工程約束，如柔性約束、光滑面約束、光滑鉸鏈約束以及固定端約束等。2.能區別平面匯交力系、平面力偶系、平面任意力學，并進行簡單的定量計算。作業習3-3、3-9、3-10、3-11、3-12教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第4號學習內容第4單元工程構件承載能力分析4-1軸向拉伸與壓縮課時知識目標1.理解和掌握強度、剛度、穩定性、內力、應力、許用應力及應力集中等基本概念。2.掌握構件承受軸向拉伸與壓縮基本變形的特點。3.了解構件承受軸向拉伸與壓縮變形的強度計算。能力目標1.能根據工程構件的承載，準確識別工程構件的變形類型。2.初步具有分析工程構件承載的能力。素質目標1.培養工程思維與安全規范意識。2.養成嚴謹細致、精益求精的工匠精神教學對象授課班級為大一機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程。教學環境智慧智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法教學過程教學活動設計時間安排課程導入如圖1所示為氣動連桿夾具，活塞在氣壓作用下左行帶動滾輪A，連桿AB使杠桿的B端繞0點轉動，從而使C端壓緊工件。設置問題：（1）能否利用前面所學的知識對圖示狀態下各構件進行受力分析，并判斷哪些構件屬于二力桿；（2）如何在保證工件滿足夾緊需求的同時，各構件具有足夠的承載能力。圖1氣動連桿夾具示意圖知識準備14.1構件承載能力認知1.構件的承載能力材料力學就是一門研究構件承載能力的學科。通過案例分析與演示引出幾個基本概念：強度、剛度、穩定性2.彈性體及其基本假設材料力學的研究對象就是彈性體，材料力學中對彈性體作出如下的基本假設：（1）均勻連續性假設；（2）各向同性假設；（3）小變形假設3.桿件變形的基本形式（1）構件基本形狀a）塊b）板c）殼d）直桿e）曲桿構件的形狀教學過程教學活動設計時間安排知識準備（2）構件的基本變形桿件的基本變形形式4.2軸向拉伸與壓縮的概念分析圖示案例可得：（1）拉（壓）桿的受力特點是：承受一對大小相等、方向相反、作用線與桿件的軸線重合的外力（或合外力）；（2）變形特點是：桿件沿軸線方向伸長或壓縮。緊固螺栓氣缸的活塞桿軸向拉伸與壓縮計算簡圖1.軸力和橫截面上的應力1）拉（壓）桿的內力與截面法（1）內力的概念：構件的內部將產生相互作用的力，稱為內力截面的內力（2）截面法：求構件內力的方法通常采用截面法，用截面法求內力可歸納為四個字：1）截；2）取；3）代；4）平2.軸力與軸力圖（1）軸力的概念：垂直于桿的橫截面，并通過截面的形心的內力，這種內力稱為軸力，常用符號FN表示截面法求內力（2）軸力符號規定：桿件受拉，規定軸力為正；反之桿件受壓，軸力為負。（3）軸力的大?。?）軸力圖表示軸力沿桿軸線方向變化的圖形稱為軸力圖。常取橫坐標x表示橫截面的位置，縱坐標值表示橫截面上軸力的大小，正的軸力（拉力）畫在x軸的上方，負的軸力（壓力）畫在x軸的下方。

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練1項目4-1圖如a所示的等截面直桿，受軸向力，的作用。求出桿件1-1、2-2截面的軸力，并畫出軸力圖。作圖步驟：（1）受力分析；（2）內力分析；（3）繪制軸力圖知識準備24.拉（壓）桿橫截面上的應力（1）應力的概念內力在截面上的分布密集度稱為應力；垂直于截面的應力R稱為正應力；平行于截面的應力τ稱為切應力。在國際單位制中，應力的單位是牛/米2（N/m2），又稱帕斯卡，簡稱帕（Pa）。在實際應用中這個單位太小，通常使用兆帕（MPa）N/mm2或吉帕（GPa）。它們的換算關系為：1N/m2=1Pa，1MPa=106Pa，1GPa=109Pa。（2）拉（壓）桿橫截面上的應力當桿件軸向拉伸時，軸力在橫截面上是均勻分布的，且方向垂直于橫截面，桿件橫截面上只存在正應力R，其計算式為項目訓練2項目4-2蒸汽機的氣缸如圖4-7所示，氣缸內徑D=560mm，內壓強p=2.5MPa，活塞桿直徑d=100mm。試求：活塞桿的正應力。知識準備35.軸向拉伸與壓縮桿的變形虎克定律1)拉（壓）桿的變形實驗表明，當拉桿沿其軸向伸長時，其橫向將縮小(圖4-14a所示)；壓桿則沿其軸向縮短時，橫向將增大。a）拉伸變形b）壓縮變形拉壓桿的變形情況2.泊松比：3.虎克定律：教學過程教學活動設計時間安排知識拓展14.2.4拉伸和壓縮時材料的力學性能材料的力學性能:是指材料承受外力作用時在強度和變形方面表現的各種性質，材料的力學性能是通過實驗獲得的。1.低碳鋼的拉伸力學性能碳含量（質量分數）低于0.25%的碳素結構鋼，稱為低碳鋼。低碳鋼的力學性能比較典型，工程中使用也比較廣泛。第Ⅰ階段：彈性變形階段；第Ⅱ階段：屈服階段或流動階段；第Ⅲ階段：強化階段；第Ⅳ階段：頸縮階段2.低碳鋼拉伸時的力學性能1）塑性延伸強度Rp：符合胡克定律的最大應力值，稱為材料的塑性延伸強度。2）屈服強度(或屈服點)ReL：當金屬材料呈現屈服現象時、在試驗期間金屬材料產生塑性變形而力不增加時的應力點，屈服階段的最低應力稱為屈服強度，用ReL表示，屈服強度為:3）強度極限（或抗拉極限）Rm：相應最大力Fm對應的應力4）斷后伸長率A：表示試件拉斷后塑性變形程度，用A表示5）斷面收縮率Z：試樣斷口處橫截面積的相對變化率稱為斷面收縮率，用Z表示。2.其他幾種材料在拉伸時的力學性能（1）名義屈服極限：把產生0.2%殘余應變時所對應的應力作為名義屈服點，并用R0.2表示。（2）鑄鐵在拉伸時的力學性能鑄鐵是工程上廣泛應用的脆性材料，強度極限Rb是衡量鑄鐵強度的唯一指標。3.材料壓縮時的力學性能（1）低碳鋼:低碳鋼不存在抗壓強度。（2）鑄鐵:是脆性材料受壓時的強度極限Rbc比拉伸時強度極限Rb高4～5倍。所以鑄鐵常用于制作承壓構件。如機器的底座、外殼和軸承座等受壓零部件。項目訓練3基礎能力訓練1）有一低碳鋼試件，由試驗測得其應變e=0.002，已知低碳鋼的塑性延伸強度Rp=200MPa，彈性模量E=200GPa，問能否利用胡克定律R=Ee計算其正應力？為什么？2）三種材料的R-e曲線如圖4-10所示，試說明哪種材料的強度高，哪種材料的塑性好，哪種材料在彈性范圍內的剛度大。三種材料的R-e曲線如圖所示。試說明哪種材料的強度高？哪種材料的塑性好？哪種材料在彈性范圍內的剛度大？

教學過程教學活動設計時間安排知識拓展24.2.5拉（壓）桿的強度計算1.極限應力、許用應力與安全系數構件由于變形和破壞喪失正常工作能力稱為失效，材料喪失工作能力時的應力稱為極限應力。脆性材料的極限應力是其強度極限Rb（（或Rbc）；塑性材料其極限應力是其屈服極限Rel（或R0.2）。塑性材料或；脆性材料或2.拉（壓）桿的強度計算（1）構件承受軸向拉伸或壓縮時的強度條件：項目訓練4項目4-4三角形結構尺寸及受力如圖a所示，AB可視為剛體，CD為圓截面鋼桿，直徑為d=30mm，材料為Q235鋼，許用應力為[σ]=160MPa，若載荷F=50kN，試校核CD桿的強度。分析要點：（1）正確判斷CD桿、ACB桿的受力情況，并繪制出其受力圖；（2）按強度計算式校驗CD桿的強度。知識拓展34.2.6應力集中開有圓孔和帶有切口的板條，當其受軸向拉伸時，在圓孔和切口附近的局部區域內，應力的數值劇烈增加，而在離開這一區域稍遠的地方，應力迅速降低而趨于均勻。這種現象，稱為應力集中。結論：鑒于應力集中往往會削弱桿件的強度，因此在設計中應盡可能避免或降低應力集中的影響。應力集中出現的部位緩解應力集中的方法歸納總結1.熟練掌握快速作圖法繪制軸力圖——要點：某截面的軸力2.承受軸向拉伸與壓縮構件的剛度計算，計算總變形量時注意承受的是何種拉伸還是壓縮變形。3.并利用相關知識解決工程中軸向拉伸與壓縮的承載能力分析能力。作業習4-3、4-4、4-5教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第5號學習內容第4單元工程構件承載能力分析4-2剪切與擠壓課時知識目標1掌握構件剪切與擠壓基本變形的特點。2了解構件承剪切與擠壓的強度計算。能力目標1.能根據工程構件的承載，準確識別工程構件的變形類型。2.初步具有分析工程構件承載的能力。素質目標1.培養工程思維與安全規范意識。2.養成嚴謹細致、精益求精的工匠精神教學對象授課班級為大一機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程。教學環境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法教學過程教學活動設計時間安排案例導入工程上常用銷釘、鉚釘、耳片和平鍵等聯接件將構件與構件之間聯接起來，實現運動和動力的傳遞。如圖5-1a所示利用凸緣聯軸器和螺栓組將汽輪機和發電機軸聯接起來，圖b所示凸緣聯軸器在直徑D0的圓周上共用8個螺栓布置。當機器工作時，汽輪機軸通過螺栓組將轉矩傳遞給發動機軸，從而實現兩軸同步運轉。設置問題：螺栓的直徑為多少時，才能保證8個螺栓在不發生破壞的情況下，汽輪機傳遞將PkW功率傳遞給發電機軸。a）氣輪機軸與發電機軸的聯接b）聯軸器的主視圖和側視圖圖5-1聯軸器應用實例知識準備教學設計：通過大量聯接案例的失效形式引出剪切與擠壓的概念及學習目標。本單元采取的教學方法有：案例分析法、講授法、講練結合法、手段：多媒體演示和思維導圖。1.剪切與擠壓認知1）剪切變形概念由學生根據案例分析剪切變形的受力和變形特點。（1）受力特點：桿件兩側作用有一對大小相等，方向相反，作用線平行且相距很近的外力。（2）變形特點：夾在兩外力作用線之間的剪切面發生了相對錯動。圖5-2鉚釘聯結圖5-3平鍵聯接圖5-4焊縫聯接圖5-5銷釘聯接

教學過程教學活動設計時間安排知識準備2)擠壓變形由于局部承受較大的壓力，而出現塑性變形的現象—壓陷、起皺（圖5-6b）。這種現象稱為擠壓變形。作用于接觸面間的壓力，稱為擠壓力，用符號用Fbs表示。構件上發生擠壓變形的表面稱為擠壓面。圖5-6鉚釘聯接的擠壓變形3)剪切的實用計算1.剪力：沿截面作用的內力，稱為剪力，常用符號FQ表示。a）b)圖鉚釘受剪時剪切面上的剪力和應力2.切應力：3.剪切強度計算：20′項目訓練1【項目訓練1】學生獨立分析T圖所示的焊接聯接，獲得剪切變形的強度計算。如圖所示為兩塊鋼板用焊接聯接，焊縫的長度為，鋼板的厚度為δ，試分析鋼板在外力F作用下，焊縫的最小剪切面積。圖鋼板搭焊示意圖【項目訓練2】由學生和教師一起分析案例獲得剪切變形的安全性分析的方法和思路。案例1已知鋁板的厚度為t，剪切強度極限為。為了將其沖成圖4-24所示形狀，試求沖床的最小沖剪力。沖壓零件形狀沖壓成形分析與解決問題的關鍵：（1）準確確定剪切面的面積A;(2)應采用，確定最小沖剪力。拓展知識2.擠壓的實用計算1）擠壓應力：擠壓面上由擠壓力引起的應力稱為擠壓應力，用符號Rbs表示。擠壓實用計算中，假設擠壓應力在擠壓計算面積上均勻分布，則2）擠壓面積的計算圖圓柱面擠壓應力圖擠壓面面積3.擠壓強度條件：教學過程教學活動設計時間安排項目訓練2【項目訓練3】由學生獨立完成下列訓練任務。1.擠壓應力與一般的壓應力有何區別？2.如圖a所示受拉力作用下的螺栓，試在圖b中指出螺栓的剪切面和擠壓面。圖受拉螺栓解決問題的關鍵：（1）剪切面與剪力平行；（2）擠壓面與擠壓力垂直。；【項目訓練4】教師與學生一分析案例案例2、3、4。目的：通過課程訓練獲得正確判斷構件承受剪切與擠壓變形是的安全性。案例-2案例3木榫結構案例4【項目訓練5】分析聯接件在結構承受題圖所示載荷作用下，工作時的剪切面和擠壓面面積，剪切面和擠壓面上的剪切力及擠壓力。20′歸納總結熟練掌握平面任意力系的簡化熟練掌握平面任意力系的平衡方程；并利用相關知識解決工程中平面任意力系的平衡問題。5′作業習5-3、5-5教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第6號學習內容第4單元工程構件承載能力分析4-3圓周扭轉課時知識目標1.掌握工程構件圓軸扭轉基本變形的特點。2.了解工程構件圓軸扭轉的強度計算。能力目標1.能根據工程構件的承載，準確識別工程構件的變形類型。2.初步具有分析工程構件承載的能力。素質目標1.培養工程思維與安全規范意識。2.養成嚴謹細致、精益求精的工匠精神。教學對象授課班級為大一機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程。教學環境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法教學過程教學活動設計時間安排案例導入如圖汽車發動機將功率通過主傳動軸AB傳遞給后橋，驅動車輪行駛。如果已知主傳動軸所承受的外力偶矩、主傳動軸的材料及尺寸情況下，請分析：（1）主傳動軸承受的外載荷？設置問題：（1）如果已知主傳動軸承受的外載荷和截面尺寸的情況下能否確定傳動軸的強度？（2）如果主傳動軸采用空心和實心軸，它們的重量比是多少？圖1汽車的主傳動軸5′知識準備教學設計：通過大量案例分析引出圓軸扭轉相關知識及課程學習目標。本單元采取的教學方法有：案例分析法、講授法、講練結合法、手段：多媒體演示和思維導圖。1.圓軸扭轉的概念1）圓軸扭轉受力和變形特點扭轉變形的受力特點是：承受兩個大小相等、方向相反、作用面垂直于桿軸線的力偶（圖2、3、4所示）。圓軸扭轉變形特點是：兩外力偶作用面之間的任意兩個橫截面將繞軸線產生相對轉動。圖2方向盤操縱桿圖3鉆探機鉆桿圖4汽輪機帶動發電機轉動的結構簡圖15′教學過程教學活動設計時間安排知識準備12）基本概念兩外力偶作用面之間的任意兩個橫截面將繞軸線產生相對轉動。其中桿件任意兩截面間相對轉動的角度稱為扭轉角，用φ表示。如圖中的φ角就是截面B相對于截面A轉過的扭轉角。同時，桿件表面的縱向直線也轉了一個角度γ，變為螺旋線，γ稱為切應變。圖圓軸扭轉2.扭矩和扭矩圖1)外力偶矩的計算應當注意：在確定外力偶的轉向時，輸入功率所產生的外力偶為主動力偶，其轉向與軸的轉向相同；而從動輪的輸出功率所產生的外力偶為阻力偶，其轉向與軸的轉向相反。2)圓軸扭轉時橫截面上的內力——扭矩（1）扭矩的大小：（2）扭矩的符號規定：扭矩正負號規定如下：按“右手螺旋法則”確定扭矩的正負：用四指表示扭矩的轉向，大拇指的指向與該截面的外法線方向相同時，該扭矩為正。圖6截面法確定圓軸橫截面上的扭矩圖7扭矩正負規定20′3)扭矩圖（1）扭矩圖當軸上同時作用兩個以上的外力偶矩時，為了形象地表示各截面扭矩的大小和正負，以便分析危險截面，常需畫出扭矩隨截面位置變化的圖形，這種圖形稱為扭矩圖?！景咐治觥颗c學生一起分析軸力圖的繪制案例1傳動軸如圖a所示，主動輪A輸入功率PA=120kW，從動輪B、C、D輸出功率分別為PB=30kW，PC=40kW，PD=50kW，軸的轉速n=300r/min。試作出該軸的扭矩圖。

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練1傳動軸作勻速轉動，軸上裝有五個輪子，主動輪2的輸入功率為65kW，從動輪1、3、4、5依次輸出功率20kW、12kW、25kW和8kW，軸的轉速n=200r/min。試（1）作該軸的扭矩圖；（2）通過調整軸上輪子的位置，指出最合理的布置方式。作圖要點：作圖可以從左向右作圖，向下的扭矩則扭矩圖就向下繪制數值等于向下的扭矩值，向上的扭矩就向上繪制扭矩圖，突變值等于扭矩值。知識準備23.圓軸扭轉時橫截面上的切應力1)圓軸扭轉時橫截面上的切應力（1）平面假設：圓軸的橫截面變形后仍為平面，其形狀和大小不變，僅繞軸線發生相對轉動（無軸向移動），這一假設稱為圓軸扭轉時的平面假設。圖6-11圓軸扭轉變形試驗按照平面假設，可得如下推論：1）橫截面上無正應力，因扭轉變形時，圓軸相鄰橫截面間距不變，即圓軸沒有縱向變形發生，所以橫截面上沒有正應力。2）橫截面上有切應力，因扭轉變形時，相鄰橫截面間發生相對轉動，截面上各點相對錯動，發生了剪切變形，所以橫截面上有切應力。3）切應力方向與半徑垂直，因半徑長度不變，故切應力方向必與半徑垂直；2)圓軸的扭轉切應力分布規律圖6-12圓截面上的切應力分布規律3.橫截面任意點的切應力大?。鹤畲笄袘Γ菏街?，——稱為圓截面的抗扭截面系數，常用單位為m3或mm3。4.極慣性矩Ip和抗扭截面系數Wp1）圓形截面：2）空心圓截面：式中，D、d分別為空心圓截面的外徑和內徑，內外徑之比。

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練2如圖a所示圓軸，AB段直徑d1=120mm，BC段直徑d2=100mm，外力偶矩MeA=22kN.m，MeB=36kN.m，MeC=14kN.m。試求該軸的最大切應力。圖汽車傳動軸圖傳動軸及其扭矩圖分析要點：（1）正確求解傳動軸的扭矩；（2）正確判斷最大切應力發生的位置，正確求解最大切應力。20′知識準備34.圓軸扭轉強度計算對于等直圓軸，最大工作應力τmax發生在最大扭矩Tmax所在橫截面（危險截面）邊緣點處；對于階梯軸，由于各段的WP不同，τmax不一定發生在所在的截面上，必須綜合考慮WP和Tmax兩個因素來確定。20′項目訓練3如圖所示汽車發動機將功率通過主傳動軸AB傳遞給后橋，驅動車輪行駛。主傳動軸采用45鋼制成，軸徑，，當主傳動軸承受的最大外力偶矩為時。試（1）校核主傳動軸的強度；（2）在扭轉強度相同的情況下，用空心軸代替實心軸，空心軸外徑時的內徑值；（3）確定空心軸與實心軸的重量比。歸納總結1.能夠正確掌握快速作圖法繪制扭矩圖2.熟練掌握圓軸扭轉的應力計算；3.并利用相關知識解決工程圓軸扭轉的承載能力。作業教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第7號學習內容第4單元工程構件承載能力分析4-4平面彎曲課時知識目標1.掌握工程構件圓軸扭轉基本變形的特點。2.了解工程構件圓軸扭轉的強度計算。能力目標1.能根據工程構件的承載，準確識別工程構件的變形類型。2.初步具有分析工程構件承載的能力。素質目標1.培養工程思維與安全規范意識。2.養成嚴謹細致、精益求精的工匠精神。教學對象授課班級為大一機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程。教學環境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法教學過程教學活動設計時間安排案例導入案例導入：化工用容器，借助4個耳座支架在4根長度相等的工字鋼梁的中點上，工字鋼再由四根混凝土柱支持。問題設置：你能根據所學的知識畫出單根工字鋼梁計算簡圖、并判斷AB梁的變形情況嗎？知識準備11.平面彎曲的認知受力特點——外力垂直于桿的軸線變形特點——軸線由直線變成了曲線，這種變形稱為彎曲。梁——通常將只發生彎曲(或彎曲為主)變形的構件。橋式起重機化工反應塔火車輪軸油道托架

教學過程教學活動設計時間安排知識準備1根據圖示和動畫理解縱向對稱面、外力的作用面、平面彎曲的概念。2.梁的計算簡圖及分類工程上梁的截面形狀、載荷及支承情況一般都很復雜，為了便于分析和計算，必須對梁進行簡化，包括梁本身的簡化、載荷簡化以及支座的簡化等。知識點：（1）梁的簡化；（2）載荷的簡化；（3）支座的簡化；（4）梁的基本形式。案例分析：化工容器借助4個耳座支架在4根長度相等的工字鋼梁的中點上，工字鋼再由四根混凝土柱支持。請問（1）你能根據所學的知識畫出單根工字鋼梁計算簡圖；（2）你能繪制出單根梁的受力圖，并判斷AB梁的變形情況嗎？3.梁的內力——剪力和彎矩1）剪力和彎矩思路：梁平衡→外力（載荷和支座反力）→截面法→內力變成外力→平衡條件求解內力。2）確定剪力和彎矩的大小方法：3)FQ與M的正負號規定規定：外力剪力外力矩彎矩左上右下（+）FQ（+）左順右逆（+）M（+）左下右上（–）FQ（–）左逆右順（–）M（–）45′

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練1【項目訓練1】分析：橋式起重機橫梁長L，起吊重量為F(圖8-14所示)，不計梁的自重，試繪制其FQ和M圖，并確定FQ和M的最大值。解題思路：（1）計算簡圖；（2）求支座反力；（3）建立剪力和彎矩方程；（4）繪圖。分析總結:為了簡捷地繪制與校核FQ和M圖，必須尋找FQ和M圖隨載荷不同而變化的規律。綜合以上各例，可得：（1）一般情況下，從FQ和M是截面位置的不連續函數，或者說是分段定義的連續函數。載荷變化處(集中力、集中力偶作用處，分布載荷的始末端)為FQ和M函數的分界線，所以需分段建立FQ和M方程，繪制以FQ和M圖。（2）FQ和M圖在函數分界線處的特點：集中力處FQ（x）不連續，FQ圖發生突變，突變的方向和數值與集中力相同(從左向右作圖)；M圖發生轉折(參閱案例2)。集中力偶作用處M（x）不連續，FQ圖無變化；M圖發生突變，突變的數值與集中力偶相同，順時針轉向向上突變，反之向下突變(從左向右作圖)；M圖發生轉折(參閱案例3)。40′項目訓練2【項目訓練3】想一想練一練圖示的化工容器，借助4個耳座支架在4根各長2.4m的工字鋼梁的中點上，工字鋼再由四根混凝土柱支持。容器包括物料重W=110kN，試畫出單根工字鋼梁的剪力圖和彎矩圖，并確定最大的剪力和彎矩值。知識準備24.剪力圖和彎矩圖的簡捷作法為了簡捷地繪制FQ和M圖，綜合以上所述案例尋找出FQ和M圖隨載荷不同而變化的規律，如表4-8所示。

教學過程教學活動設計時間安排案例分析案例分析：化工用容器，借助4個耳座支架在4根長度相等的工字鋼梁的中點上，工字鋼再由四根混凝土柱支持。問題設置：如果已知工字鋼梁的長度、型號、容器的重總量及材料許用彎曲應力，請問此單根工字梁的強度足夠嗎？知識準備34.純彎曲時梁橫截面上的應力1）純彎曲的概念一般情況下，梁在發生彎曲變形時橫截面上都存在剪力和彎矩，我們稱這種彎曲為橫力彎曲（即剪切彎曲）。如梁上的剪力值為零，而彎矩為常數，因此該段無剪切變形，僅有彎曲變形，我們稱這種平面彎曲為純彎曲。2）橫截面上應力的分布規律5.梁的正應力強度計算與拉伸、壓縮桿的強度設計相似，工程設計中，為了保證梁具有足夠的安全，梁的危險截面上的最大正應力，必須小于許用應力。梁的彎曲強度條件為項目訓練4項目4-14在項目4-13中各條件不變的情況下，已知鋼材彎曲許用應力[σ]=120MPa，試校核單根工字鋼梁的強度。歸納總結1.能夠正確掌握快速作圖法繪制彎矩圖和剪力圖圖2.熟練掌握平面彎曲的應力計算；3.并利用相關知識解決工程平面彎曲的承載能力。作業教學反饋教研室意見

《機械基礎》課程教學方案教師：第8號學習內容第4單元工程構件承載能力分析4-5平組合變形課時知識目標1.掌握工程構件組合變形的特點。2.熟悉工程構件組合變形的承載分析方法。能力目標1.能根據工程構件的承載，準確識別工程構件的組合變形類型。2.初步具有分析工程構件承載的能力。素質目標1.培養工程思維與安全規范意識。2.養成嚴謹細致、精益求精的工匠精神。目標群體授課班級為大一機械類專業學生，已完成了金工實習、機械制圖等前修課程。教學環境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法、引導文法教學過程教學活動設計時間安排案例導入案例導入如圖所示為鉆床結構及其受力簡圖2、布置任務通過本單元的學習，如果在已知鉆床立柱的截面形狀、尺寸及立柱材料許用應力請問你能夠分析出立柱、電動機軸承受哪幾種載荷，屬于哪種組合變形，并通過計算確定鉆床立柱的強度。3.學生活動安排：1）學生通過教師入的案例—如圖示鉆床結構及其受力簡圖。2）使學生體會梁的尺寸和形狀、所受載荷、材料相互之間的關系。知識準備11.組合變形的概念組合變形：構件受力后同時發生兩種以上的基本變形，稱為組合變形。

教學過程教學活動設計時間安排知識準備12.拉伸（壓縮）與彎曲組合變形【案例分析】：以起重機梁和鉆床鉆孔為例，分析拉（壓）彎組合變形的受力和變形特點受力特點：作用在對稱平面內的外力相交成某一角度而不垂直或與構件軸線平行而不重合。項目訓練11）圖4-57所示為房架的檀條示意圖，試根據以前所學知識畫出房架的檀條計算簡圖，分析房架檀條承受的外力，并判斷該房架檀條會產生哪種組合變形。2）圖4-58a所示為弓箭示意圖，圖4-58b為弓箭手射箭示意圖，試分析弓箭手拉滿弓時弓承受的外力，并判斷弓將產生何種組合變形。知識準備23.圓軸彎曲與扭轉組合變形扭轉和彎曲的組合變形是機械工程中常見的情況。以圖示的電動機軸為例分析彎扭組合變形的強度計算。機械中的轉軸，大多發生彎曲和扭轉變形，其構件承載能力分析思路如下：外力分析：電動機軸承受了垂直軸線的力F=F1+F2)l和外力偶矩Me=（F2–F1）D/2，力F使電動機軸產生彎曲變形，外力偶矩Me使電動機軸產生扭轉變形。構件在載荷的作用下既發生彎曲變形又發生扭轉變形，稱為彎曲與扭轉組合變形，簡稱彎扭組合變形。項目訓練1.請問射箭運動員，使用弓箭射箭時，弓箭產生何種變形？2.如圖所示各桿的AB、BC、CD（或BD）各段橫截面上有哪些內力？各段產生什么組合變形？歸納總結工程實際的構件大多承受的是組合變形，解決組合變形的基本思路是先進行外力分析—變形分析—內力分析—應力分析—建立強度理論—完成構件的承載能力計算與分析作業教學反饋教研室意見PAGEPAGE55《機械基礎》課程教學方案教師：第9號學習內容第5單元平面機構的結構分析課時知識目標1.掌握構件、運動副的概念，能識別并掌握代表常用構件及運動副的簡圖符號，能根據實際機構畫出其機構運動簡圖。2.熟練掌握自由度與約束的概念及平面機構自由度的計算，熟練掌握平面機構具有確定相對運動的條件，在計算平面機構自由度時，能正確判斷并處理復合鉸鏈、局部自由度、虛約束。能力目標1.能分析平面機構的結構，正確識別構件和運動副的數目和類型。2.能正確繪制平面機構的運動簡圖，并準確判斷平面機構運動的確定性。素質目標1.培養工程思維和創新意識。2.學習中國空間站機械臂技術應用，樹立科技報國的愛國情懷。教學對象授課班級為大一機械類或近機械類專業學生，已完成了機械制圖、金工實習等前修課程教學環境智慧一體化課室教學方法講授法、案例教學法、頭腦風暴法、講練結合法、引導文法教學過程教學活動設計時間安排案例導入1.課程導入以汽車發動機作為載體，學習正確分析平面機構的結構、繪制平面機構運動簡圖及判斷平面機構的運動確定性，另外，還將通過大量的工程實際案例進行相關能力訓練。2.設置問題：（1）各構件之間的聯接如何實現，有何特點？（2）為了研究機構的運動和工作原理，你該如何表現各構件之間的關系？能夠用一個簡圖表示嗎？如何表示？3.展示與專業相關的工程案例，以提高學生的學習興趣。以綜合案例—汽車為載體，通過動畫演示，分析汽車發動機的傳動線圖→引出構件自由度、運動副、約束等概念→通過對汽車發動機進行分解引出→運動副的分類及表示、構件的分類及符號表示→由如何用簡單的線圖表示汽車發動機之間的運動關系引出→平面機構運動簡圖的繪制方法及步驟。教學過程教學活動設計時間安排知識準備15.1構件和運動副1.構件的自由度：構件作獨立運動的可能性，稱為構件的自由度。2.運動副和約束1）運動副：由兩構件直接接觸并能產生一定相對運動的聯接，稱為運動副。2）約束：運動副限制了兩個構件間的某些獨立運動的可能性，這種限制就稱為約束。3）運動副的分類：平面運動副中，兩構件之間的直接接觸有三種情況：點接觸、線接觸和面接觸。平面運動副按兩構件接觸的幾何特征分為低副和高副。（1）低副：兩構件通過面接觸構成的運動副稱為低副。每個低副有兩個約束。按兩構件間的相對運動形式，低副又分為移動副和轉動副。（2）高副概念：兩構件呈現點、線接觸的運動副稱為高副。高副用兩構件在直接接觸處的輪廓表示，每個高副有一個約束。注意：畫高副時，對于凸輪、滾子，習慣上畫出全部的輪廓；對于齒輪，常畫點畫線畫出其節圓。4）構件的分類機構中的構件可分為三類：（1）固定件(機架)：是用來支承著活動構件的構件。（如縫紉機腳踏機構中的AD構件）；（2）原動件:原動件是運動規律已知的活動構件，它的運動是由外界輸入的，故又稱為輸入構件。（3）從動件:從動件是機構中隨著原動件的運動而運動的其余活動構件。項目訓練1請判斷圖5-6所示汽車發動機的基本結構圖中，凸輪軸1與進氣門3、進氣門3或排氣門4與機體7、活塞8與氣缸6、活塞8與連桿9、連桿9與曲軸10、齒形帶13與張緊輪12，是采用何種運動副聯接起來的？知識準備25.2平面機構運動簡圖1.機構運動簡圖的概念：撇開實際機構中與運動無關的因素，用簡單的線條和符號表示構件和運動副，并按一定的比例定出各運動副的相對位置，表示機構各構件間真實運動關系的圖，稱為機構運動簡圖。執行件，其他從動件則起傳遞運動的作用。機構示意圖：沒有按一定比例表示出各運動副間準確的相對位置，只能表示機構組合方式的機構圖稱為機構示意圖。2.平面機構運動簡圖的繪制（1）比例尺的概念3.平面機構運動簡圖繪制的一般步驟（1）分析機構運動的傳遞情況，找出機架、原動件和從動件。（2）從原動件開始，按照運動的傳遞順序，分析各構件間的運動形式，從而確定構件和運動副的數目和類型。（3）測量各運動副間的相對位置。（4）選擇適當的視圖平面和原動件位置，以便清楚地表達各構件間的運動關系。平面機構通常選擇與構件運動平行的平面作為投影面。（5）選擇適當的比例尺，按照各運動副間的距離和相對位置，用簡單的線條和運動副符號畫出機構運動簡圖

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練2項目5-1試繪出圖5-8a所示抽水唧筒的平面機構運動簡圖。知識準備35.3機構具有確定相對運動的條件1平面機構自由度計算2.平面機構具有確定相對運動的條件3.種特殊情況的處理1）復合鉸鏈：（1）概念：兩個以上構件在同一處用同軸轉動副相聯接組成的運動副，稱為復合鉸鏈。（2）處理方法：當由m個構件組成復合鉸鏈時，則聯接處就有（m-1）個轉動副。在計算機構自由度時，應注意這種情況，以免漏算運動副的數目。2）局部約束（1）概念：不影響整個機構運動的局部的獨立運動，稱為局部自由度。（2）出現的場合：將滑動摩擦改為滾動摩擦處。（3）處理方法：計算自由度時將局部自由度除去，將滾子與桿件固結一體。3）虛約束概念：機構中與別的約束起重復限制作用的約束，稱為虛約束。虛約束出現的場合：（1）兩個構件形成多個具有相同作用的運動副（2）兩構件形成多個導路平行或重合的移動副，只有一個移動副起作用，其余都是虛約束。處理方法：只保留一個移動副。（3）兩構件在多處接觸形成的高副。處理方法：只保留一個高副。（4）機構中對傳遞運動不起獨立作用的對稱部分

教學過程教學活動設計時間安排項目訓練3項目5-5計算圖5-18a所示機構的自由度，并指出其中是否有復合鉸鏈、局部自由度、虛約束（應說明屬于哪一類虛約束），并判斷該運動機構是否有確定運動（圖中箭頭所示構件為原動件），為什么？綜合項目訓練圖5-19所示為單缸內燃機結構圖，它的工作原理是利用燃料在氣缸內燃燒產生的熱能，使氣體受熱膨脹推動活塞移動，再經過連桿傳遞到曲軸使其旋轉做功。當氣體推動活塞4做往復運動時，通過連桿3使曲柄2做連續轉動，從而將燃氣的壓力能轉換為曲柄的機械能。齒輪、凸輪和推桿的作用是按一定的運動規律按時開閉閥門，完成吸氣和排氣。單缸內燃機由機架（氣缸體）1、曲柄2、連桿3、活塞4、進氣閥5、排氣閥6、推桿7、凸輪8和齒輪9、10組成。試利用所學知識完成以下任務：1）分析單缸內燃機的結構；2）繪制單缸內燃機的機構運動簡圖；3）判斷該機構是否具有確定的相對運動。歸納總結1.為了正確分析應用在生產和生活中各種機械設備的工作原